Một cơn bão địa từ tương đương sự kiện Carrington có thể gây ra những thiệt hại gì cho Trái Đất?

0
27
Khi các hạt mang điện từ Mặt Trời tấn công Trái Đất, chúng tạo ra cực quang tuyệt đẹp. Nhưng đằng sau đó là những thiệt hại nghiêm trọng có thể phải đối mặt với lưới điện và hơn thế nữa. Nguồn ảnh: The Conversation/ Svein-Magne Tunli/ Tunliweb.no/Wikimedia Commons.
Chúng ta đang chứng kiến nhiều cơn bão địa từ hơn khi hoạt động của Mặt Trời tăng lên trong giai đoạn cực đại. Và cơn bão bắt đầu vào ngày 10 tháng 05 năm 2024 đã tạo ra cực quang tuyệt đẹp có thể được quan sát tới tận phía nam Mexico.
Bão địa từ xảy ra khi một bong bóng khí nóng được gọi là plasma thoát ra khỏi bề mặt Mặt Trời tấn công Trái Đất. Những bong bóng này bao gồm các đám mây proton, electron là những hạt mang điện. Khi đến Trái Đất, chúng tương tác với từ trường bao quanh hành tinh. Sự tương tác này làm cho từ trường bị biến dạng và suy yếu, từ đó dẫn đến cực quang và các hiện tượng tự nhiên thú vị khác
Cơn bão địa từ vào tháng 05 năm 2024 vừa qua được phân loại G5 trong thang đo bão địa từ gồm 5 cấp của Cơ quan Khí quyển và Đại dương Hoa Kỳ. Nó đã làm gián đoạn liên lạc GPS. Những cơn bão mạnh hơn sẽ gây ra hậu quả nghiêm trọng hơn đến mạng lưới điện và internet tại một khu vực hoặc trên toàn cầu
1. Sự kiện Carrington
Đã có rất nhiều cơn bão địa từ mạnh tấn công chúng ta và một trong số đó đã gây ra sự tàn phá đối với một trong những công nghệ điện tử đầu tiên. Vào ngày 01 – 02/09/1859, hệ thống điện báo trên khắp thế giới đã bị hư hại nghiêm trọng. Những người vận hành cho biết, họ đã bị điện giật, giấy điện báo bốc cháy và có thể vận hành thiết bị từ xa ngay cả khi đã ngắt kết nối. Vào buổi tối, cực quang có thể nhìn thấy tới tận phía nam của Colombia. Thông thường, ánh sáng phương Bắc này chỉ có thể được quan sát ở những nơi có vĩ độ cao như miền bắc Canada, Scandinavia và Siberia
Những gì thế giới đã trải qua ngày hôm đó, ngày nay được biết với tên gọi là “Sự kiện Carrington” là cơn bão địa từ lớn nhất được ghi nhận, mạnh hơn nhiều so với cơn bão vào đầu tháng này
So sánh kích thước của vết đen AR3664 tạo nên bão địa từ vào ngày 10 tháng 05 năm 2024 và vết đen tại nên sự kiện Carrington. Nguồn ảnh: ExploreCosmos (Erika)
Trên thực tế, bão địa từ đã được ghi nhận từ đầu thế kỷ 19 với dữ liệu khoa học từ các lõi băng ở Nam Cực cho thấy một sự kiện thậm chí còn lớn hơn xảy ra vào khoảng năm 774 được gọi là “Sự kiện Miyake”. Những dòng điện tích Mặt Trời tạo nên sự gia tăng của carbon-14 nhanh nhất từng được ghi nhận. Bão địa từ kích hoạt lượng lớn tia vũ trụ trong bầu khí quyển phía trên của Trái Đất, từ đó tạo nên carbon-14, một đồng vị phóng xạ của carbon
Một cơn bão địa từ khác nhỏ hơn 60% so với sự kiện Miyake xảy ra vào khoảng năm 993. Các lõi băng đã cho thấy bằng chứng rằng, các cơn bão địa từ quy mô lớn có cường độ tương tự như sự kiện Miyake hay Carrington xảy ra khoảng 500 năm một lần
2. Quy mô của một cơn bão địa từ
Ngày nay, Cơ quan Khí quyển và Đại dương Hoa Kỳ (NOAA) sử dụng thang đo bão địa từ để xác định cường độ của các vụ phun trào trên Mặt Trời. “Thang G” gồm 5 cấp, với G1 là một cơn bão yếu và G5 là cực đoan. Sự kiện Carrington sẽ là một cơn bão G5
Mô tả về phân loại 5 cấp độ của bão địa từ. Nguồn: NOAA
Nó còn đáng sợ hơn khi so sánh sự kiện Carrington với sự kiện Miyake. Các nhà khoa học có thể ước tính cường độ của sự kiện Carrington dựa trên sự biến động của từ trường Trái Đất được ghi lại bởi các đài quan sát tại thời điểm đó. Không có cách nào để xác định dao động của từ trường trong sự kiện Miyake. Thay vào đó, các nhà khoa học dựa vào mức độ gia tăng của đồng vị carbon-14 trong vòng thân cây trong khoảng thời gian đó. Sự kiện Miyake đã làm cho lượng carbon-14 tăng 12%. Để so sánh, sự kiện Carrington tạo ra lượng carbon-14 chưa tới 1%, do đó, sự kiện Miyake có độ lớn lấn át hoàn toàn cơn bão G5 trong sự kiện Carrington
3. Bão địa từ ảnh hưởng nghiêm trọng tới lưới điện
Công nghệ và cơ sở hạ tầng bị ảnh hưởng bởi các sự kiện thời tiết không gian. Nguồn ảnh: NASA
Ngày nay, một cơn bão địa từ có cường độ tương đương sự kiện Carrington sẽ ảnh hưởng nhiều hơn đến đường dây điện báo khi đó và có thể gây ra thảm họa. Với sự phụ thuộc ngày càng tăng vào điện và công nghệ mới, bất kỳ sự gián đoạn nào cũng có thể tồn thất lên tới hàng nghìn tỷ USD và rủi ro đối với cuộc sống phụ thuộc vào chúng. Cơn bão sẽ ảnh hưởng đến phần lớn hệ thống điện lưới đang sử dụng hàng ngày hiện nay
Bão địa từ tạo ra dòng điện cảm ứng chạy qua lưới điện. Dòng điện cảm ứng có thể vượt quá 100 ampe, đi qua các thiết bị được kết nối với lưới điện như biến áp, rơle hay cảm biến. Con số này tương đương với lượng điện cung cấp cho nhiều hộ gia đình cùng lúc. Dòng điện lớn vậy có thể gây hư hỏng các bộ phận bên trong dẫn đến mất điện trên diện rộng
Một cơn bão địa từ nhỏ hơn ba lần so với sự kiện Carrington xảy ra ở Quebec, Canada vào tháng 03 năm 1989 đã khiến lưới điện Hydro-Quebecs bị sập. Trong cơn bão, dòng điện do từ tính cao đã làm hỏng một máy biến áp ở New Jersey và đứt cầu dao của lưới điện. Sự cố mất điện đã xảy ra khiến 5 triệu dân bị ảnh hưởng trong khoảng 9 giờ đồng hồ
4. Phá vỡ kết nối liên lạc
Ngoài sự cố về lưới điện, một cơn bão địa từ lớn sẽ làm gián đoạn liên lạc trên quy mô toàn cầu. Các nhà cung cấp dịch vụ internet có thể ngừng hoạt động, điều này làm mất khả năng liên lạc với nhau của các hệ thống khác nhau. Những gián đoạn khác bao gồm hệ thống liên lạc vô tuyến cao tần, liên lạc bằng sóng ngắn từ tàu tới bờ. Dòng điện từ cơn bão đốt cháy các bảng mạch có thể làm hỏng các vệ tinh trên quỹ đạo quanh Trái Đất, điều này dẫn đến sự gián đoạn trong liên lạc viễn thông, internet, đài phát thanh, đài truyền hình dựa trên tín hiệu vệ tinh
Ngoài ra, khi các cơn bão địa từ tấn công Trái Đất, sự gia tăng hoạt động của Mặt Trời khiến bầu khí quyển giãn nở. Sự mở rộng này làm thay đổi mật độ của bầu khí quyển nơi các vệ tinh đang quay quanh. Bầu khí quyển có mật độ cao hơn, tạo nên nhiều lực cản hơn lên vệ tinh khiến nó chậm lại. Và nếu các kỹ sư không điều khiển vệ tinh bay tới quỹ đạo cao hơn, chúng có thể rơi trở lại Trái Đất
5. Bão địa từ: GPS và internet
Một lĩnh vực khác bị gián đoạn có khả năng ảnh hưởng đến cuộc sống hàng ngày là hệ thống định vị toàn cầu. Hầu hết mọi phương thức vận tải từ ô tô đến máy bay đều sử dụng GPS để điều hướng và theo dõi hành trình. Ngay cả các thiết bị cầm tay như điện thoại di động, đồng hồ thông minh cũng dựa vào tín hiệu GPS được gửi từ vệ tinh. Các hệ thống quân sự phụ thuộc rất nhiều vào GPS, và một cơn bão địa từ có thể cản trở tới các hoạt động phòng thủ quốc gia
Về mặt internet, một cơn bão có quy mô như sự kiện Carrington có thể tạo ra dòng điện cảm ứng trong các dây cáp ngầm và cáp trên mặt đất tạo, thứ tạo thành xương sống của internet cũng như các trung tâm lưu trữ và xử lý dữ liệu từ email đến tin nhắn văn bản, hay cả bộ dữ liệu khoa học cũng như công cụ trí tuệ nhân tạo. Điều này có khả năng làm gián đoạn toàn bộ và ngăn các máy chủ kết nối với nhau
6. Chỉ là vấn đề thời gian
Chỉ còn là vấn đề thời gian trước khi một cơn bão địa từ khác tấn công Trái Đất. Một cơn bão có quy mô lớn như sự kiện Carrington sẽ gây thiệt hại nặng nề cho hệ thống điện và thông tin liên lạc trên toàn thế giới với tình trạng mất điện kéo dài hàng tuần. Nếu cơn bão có quy mô bằng sự kiện Miyake, kết quả sẽ là thảm họa đối với nhân loại, mất điện kéo dài hàng tháng nếu không muốn nói là lâu hơn. Ngay cả với những cảnh báo thời tiết không gian từ NOAA, chúng ta cũng chỉ có vài phút đến vài giờ để chuẩn bị
Điều quan trọng nhất hiện tại là phải tiếp tục nghiên cứu cách để bảo vệ hệ thống lưới điện trước tác động của bão địa từ, chẳng hạn như lắp đặt các bộ phận có thể che chắn những thiết bị dễ tổn thương trước sự thay đổi điện áp như máy biến áp. Đồng thời, đưa ra các chiến lược điều chỉnh lưới tải khi bão địa từ ập đến. Nói tóm lại, điều quan trọng là phải hành động ngay để giảm thiểu sự gián đoạn từ một sự kiện tương đương sự kiện Carrington trong tương lai
(Theo Earthsky)
Hiệp hội Thiên văn Hà Nội (HAS)
Dịch và biên tập: Phan Quân

Comments

comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here